大家都知道，在爐子上把水燒開的時候，水壺會發出“撲撲”的聲音，壺蓋也會被水蒸汽頂起來。要知道，如果一壺水完全變成水蒸汽，要用1650多個水壺才裝得下呢。如果把水壺密封起來、就會產生很大的壓力，可以用來推動機器。蒸汽機車的力氣這麼大，就是靠水蒸汽的力量。
大家從圖中可以看到，蒸汽機車分為前後兩部分。前一半，是個大水壺似的鍋爐，用煤加熱鍋爐裏的水，水變成蒸汽，推動傳動機構。帶動輪子，輪子一轉，火車就跑起來了。機車的後一半，是一輛裝煤、水的車廂，叫煤水車。有了這兩部分，機車就可以飛速前進了。
世界上最早行駛於軌道上的蒸汽機車誕生於1804年，是一位姓特裏維西克的英國人設計製造的。他的蒸汽機車屢次發生事故。又未能得到進一步改進隻好半途而廢。特裏維西克本人於1823年在貧病交加中死去。
世界上第一台能實用的蒸汽機車，是英國工程師斯蒂芬森設計、製造的，它於1814年製成，取名“半統靴”號。經過改進，斯蒂芬森又製造出旅行號，於1825年在世界上第一條標準軌距鐵路上正式運行，從而開創了鐵路運輸的新紀元。
1833年5月，英國賽姆鬆號機車在道口上將一輛滿載牛油的雙輪馬車撞倒。事故發生後，鐵路企業管理者建議在機車上安裝汽笛。蒸汽機車創始人斯蒂芬森采納了這個建議，首先在機車上安裝了汽笛，能及時告示鐵路沿線的行人和車馬，為防止事故作出了貢獻。
蒸汽機車是18世紀下半葉工業革命時期的一大發明，它開辟了近代運輸的新紀元。當時，英國人把工業所需的煤炭從利物浦運到曼徹斯特。用鐵路運輸的費用僅為用馬車運輸的1／5，可見蒸汽機車帶來了巨大的經濟效益。
此後，隨著技術的發展，蒸汽機車的性能不斷得到改善1938年，美國的赫德森232型蒸汽機車拉著560噸重的列車。平均速度就可達到每小時193千米，最高速度則達到每小時200千米。
但是，蒸汽機車工作起來很費能源。所燒掉的煤中。隻有7％用於推動車輪，93％的煤都沒有被利用。同時，蒸汽機車還要“喝”大量的水，每走10千米就要消耗2000千克的水。這在缺煤、少水的地區就很不方便了。此外，機車冒出的黑煙會汙染環境，蒸汽機車的操作也較複雜，勞動強度大，又是加煤，又是加水。還要注意鍋爐的蒸汽壓力，等等。
隨著科學技術的不斷進步，出現了內燃機車、電力機車。與蒸汽機車相比，它們具有更好的性能。可以把運費進一步下降1／2。很多國家。早在60年代就用內燃機車或電力機車取代了蒸汽機車。